EP3539142A1 - Leistungsschütz und verfahren zur herstellung eines gehäusekörpers für das leistungsschütz - Google Patents

Leistungsschütz und verfahren zur herstellung eines gehäusekörpers für das leistungsschütz

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EP3539142A1
EP3539142A1 EP17797308.8A EP17797308A EP3539142A1 EP 3539142 A1 EP3539142 A1 EP 3539142A1 EP 17797308 A EP17797308 A EP 17797308A EP 3539142 A1 EP3539142 A1 EP 3539142A1
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EP
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housing body
electrical contact
contactor
power contactor
contact
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    • H01H2011/0068—Testing or measuring non-electrical properties of switches, e.g. contact velocity measuring the temperature of the switch or parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a power contactor and a method for producing a housing body for the power contactor.
  • Power contactors are electrically operated, remotely operated switches. They have a control circuit that can turn a load circuit on and off.
  • Transient resistance within the contactor heats the contactor. Overheating can lead to damage and ultimately failure of the contactor.
  • the object underlying the invention is to provide a power contactor which makes a contribution to increasing the reliability of the power contactor, in particular ⁇ makes a special contribution to reliably avoid functional failures of the power contactor due to overheating. Another object is to provide a method for producing a housing body for the power contactor, which allows a cost-effective production of the power ⁇ contactor.
  • the first object is achieved by the features of the first independent claim.
  • the second object is achieved by a method according to the second independent claim.
  • Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the invention is characterized according to a first aspect by a power contactor having a first electrical contact and a second electrical contact.
  • the power contactor comprises a switching element that can assume an open position and a closed position, wherein the switching element in the closed position, the first electrical contact and the second electrical contact contacted with each other and wherein the first electrical contact and the second electrical contact from each other are when the switching element is in the open position.
  • the contactor comprises at least one temperature sensor integrated in the contactor, which is configured to detect a temperature of the power contactor at a predetermined distance from the first electrical contact and / or the second electrical contact.
  • the integration of the temperature sensor in the contactor has the advantage that an absolute temperature of the Leis ⁇ tung contactor can be detected or calculated, since a Ge ⁇ ometrie and an inner structure of the power contactor are unverän ⁇ changed and by means of a calibration of a PUTOUT Temperature of the temperature sensor can close to an actual contact temperature.
  • the temperature sensor in the power protective ⁇ form temperature sensor, and a contactor switch Zige functional unit. They can be manufactured together ⁇ who and the coordinated.
  • the temperature sensor can be calibrated in such a way that the specific temperature behavior of the power contactor can be taken into account.
  • the assembly of the power contactor and the temperature sensor, for example in a Battery Disconnect Unit considerably simplified, since these components can now be mounted together as a unit.
  • the temperature sensor can be described as integrated in the power contactor if the contactor and the
  • Temperature sensor are arranged in close proximity to each other.
  • the power contactor and the temperature sensor can be enclosed by a common housing and / or arranged in a common housing. It is thus not necessary for the temperature sensor to be arranged or fastened on the outside of the housing and / or on one or more external contacts of the power contactor.
  • the contactor and the temperature sensor can be manufactured together.
  • the contactor and the temperature sensor can be supplied as a common unit to a user. Due to the high degree of integration, hardly any additional installation space is required for the temperature sensor.
  • the power contactor with the integrated temperature sensor can be advantageous, in particular in applications in which only a very limited space is available.
  • the predetermined distance is selected so that ei ⁇ ne time for heat propagation of the one or more electrical contacts does not exceed a predetermined duration and / or heat dissipation, for example, to the environment, is low, that does not exceed a predetermined threshold, and / or the heat dissipation can be determined with a predetermined accuracy and can be taken into account by calibration.
  • the power contactor comprises a contact chamber device with a housing body and a contact chamber.
  • the switching element is at least partially arranged.
  • the housing body encloses the contact chamber at least partially and in the housing body, the temperature sensor is arranged.
  • the housing body comprises a ceramic material or consists of a ceramic material.
  • the housing body turfesttechnik and very good electrical insulation own sheep ⁇ th to a high temperature. Characterized in that the temperature sensor is introduced into the ceramic housing body, the temperature sensor of a potential which is applied to the contacts of the nurseschüt ⁇ zes, separated.
  • the housing body has a recess and the temperature sensor is arranged in the recess.
  • the housing body of the contact chamber device on a bottom wall and the recess is disposed in the bottom wall ⁇ .
  • the bottom wall here comprises a first opening through which the first electrical contact is passed, and a second opening through which the second electrical ⁇ cal contact is made.
  • the housing body of the contact chamber device has a side wall and the recess is arranged in the side wall of the housing body.
  • the arrangement of the ⁇ savings in the side wall advantageously allows to arrange the temperature sensor in the immediate vicinity, in particular in the vicinity of the electrical contacts, the heat source and still ensure a good electrical insulation of the temperature sensor of the electrical contacts of the contactor.
  • the housing body of the contact chamber device comprises a side wall and a bottom wall. The recess is arranged in an edge region in which the bottom wall and the side wall meet.
  • the bottom wall includes a first opening through which the first electrical contact is passed and a second opening through which the second electrical contact is passed.
  • the arrangement of the Ausspa ⁇ tion in the edge region advantageously allows on the one hand to arrange the temperature sensor in the immediate vicinity of the heat source and still ensure a good electrical Isolati ⁇ on the temperature sensor of the electrical contacts of the power contactor. Furthermore, the arrangement of the recess in the edge region allows a cost-effective production of the housing body and a simple attachment of the temperature sensor. In particular, such an arrangement allows a simplified and reliable Her ⁇ position of a ceramic green sheet for the housing body, especially when using aluteverpressung to produce the ceramic green sheet.
  • the recess is formed as a prism-shaped Vertie ⁇ tion with triangular base. This made light ⁇ cost production of the housing body and a simple attachment of the temperature sensor. In particular, such an arrangement allows a simplified and reli ⁇ permeable producing a ceramic green sheet for the housing ⁇ body, particularly when using aureverpressung to Production of the ceramic greenware.
  • the recess can be formed very easily and precisely.
  • thermo-is ratursensor means of an adhesive, which has an identical or similar thermal expansion coefficient as the material of the housing body and is thus adapted to a thermal expansionary ⁇ on the housing body, be ⁇ solidifies on the housing body.
  • the invention is characterized according to a second aspect by a method for producing a housing body for a contact chamber device of a power contactor according to the first aspect.
  • a housing body green compact for the contact chamber device is produced by dry compression of a ceramic powder and the housing body green body has the recess for receiving the temperature sensor be ⁇ already on.
  • the housing body-green body is then sintered ge ⁇ .
  • a negative mold for the housing body is designed in such a way, in particular a Hehe ⁇ exercise that the recess during the manufacturing step of the dry pressing in the Gekoruse stresses- green compact arises and not in a further manufacturing ⁇ step must be formed.
  • this makes it possible to inexpensively produce the power contactor with the temperature sensor, in particular the housing body for the power contactor.
  • Figure 1 shows an embodiment of a power contactor
  • Figure 2 is a cross-sectional view of a contact chamber device of the power contactor
  • 3a to 3c each show a perspective view of an embodiment of the housing body of the contact chamber device.
  • Figure 1 shows an embodiment of a roaster ⁇ zes.
  • the contactor 1 comprises a switching element 5 and a contact chamber device 9.
  • the switching element 5 game includes examples a magnetic drive with at least one coil 6 and a follower 7, which in the at least one coil 6 is ⁇ assigns, as well as and a movable contact bridge. 8
  • the coil 6 can be acted upon from the outside with a voltage to generate a magnetic field in the plunger 7, whereby the plunger 7 is axially movable along its longitudinal axis in the direction of the contact chamber device 9.
  • the coil 6 and the plunger 7 are preferably arranged within a magnetizable yoke.
  • the contact chamber device 9 comprises a first electrical contact 3, a second electrical contact 4, a housing body 14 and a contact chamber 15.
  • the switching element 5, in particular the plunger 7, is angeord ⁇ net and formed, depending on an energization of the coil 6, the contact bridge 8 of the contact chamber device 9 between a first position in which the contact bridge 8, the first electrical contact 3 and the second electrical contact 4 conductively connects, and a second position in which the first electrical contact 3 and the second electrical ⁇ cal contact 4 are isolated to switch.
  • the first and second electrical contacts 3, 4 each have an inner contact 16, 17 and an outer contact 18, 19.
  • the contactor 1 has several contact resistances, for example:
  • the transition resistors heats up the power ⁇ protected 1 at flow during operation. Excessive heating can lead to damage and ultimately failure of the contactor 1.
  • the amount of heating is usually taken into account by suitable design of the contactor 1 and its supply lines and the fastening techniques. However, outside influences can occur. For example, it can be caused by vibrations reduce a contact force of a supply line to one of the outer contacts 18, 19, whereby a higher contact resistance may arise, which may result in high heating even at low currents.
  • the internal contact resistance can be increased by repeated switching off under load and a concomitant burnup of the inner contact surfaces 10. This effect is not visible from the outside.
  • additional heating may be caused by improper attachment, for example, due to external improper attachment of a power cable to one of the outer contacts 18, 19 of the contactor 1.
  • the improper attachment may for example be Doomed ⁇ gently by too small lug, the use of washers and / or too small a conductor cross-section. Since contactors 1 meet in the majority of cases a Siche ⁇ reasoning task, a reliable monitoring of the temperature of the contactor 1 is at least desired.
  • the contactor 1 For detecting a temperature of the power contactor 1, the contactor 1 has at least one integrated temperature sensor 12.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the contact chamber device 9.
  • the contact chamber 15 of the contact chamber device 9 is preferably a gas.
  • the contact chamber device 9 comprises a housing body 14, which forms the contact chamber 15, for example, together with a lid.
  • the housing body 14 has approximately the shape of a hollowed-out cuboid or "trough", for example, and is open on one side .
  • the housing body 14 has, for example, a bottom wall 21 and a circumferential side wall 27.
  • the housing body 14 comprises or consists of one ceramic material, for example a material based on titanium oxide or aluminum oxide.
  • the housing body 14 is preferably provided ⁇ by a dry press method ago. the ceramic material has the advantage that compared with high temperatures and an electric arc it is genbeflammung un ⁇ sensitive, not oxidized and good has electrical insulation properties.
  • the housing body 14 has a circumferential sheet along the opening beispielswei ⁇ se.
  • the opening of the housing body 14 of the contact chamber device 9 opposite bottom wall 21 has a first opening 23 and a second ⁇ ff ⁇ tion 25, through which the first electrical contact 3 and the second electrical contact 4 are guided.
  • a temperature sensor 12 is integrated.
  • the housing body 14 preferably has a recess 29 for receiving the temperature sensor 12.
  • FIGS. 3 a to 3 c each show a perspective view of an exemplary embodiment of the housing body 14 of the contact-chamber device 9.
  • the recess 29 is arranged, for example, in the bottom wall 21 or in the side wall 27.
  • the recess 29 comprises, for example, a prism-shaped recess with a triangular base.
  • the temperature sensor 12 is preferably fixed by gluing in the recess 29 of the Genzousegropers.
  • the temperature sensor 12 by means of an adhesive, which has an identical or similar thermal expansion coefficient as the material of the housing body and is thus adapted to a ther ⁇ mix expansion of the case body is attached to the Ge ⁇ reheatianus.
  • the housing body may comprise for example a thermal expansion coefficient which is ⁇ range of 5 ⁇ 10 -6 1 / K to 9 * 10 -6 1 / K in the loading and the adhesive may for example have a thermal expansion coefficient in the range of 2-10 ⁇ 6 1 / K to 20 ⁇ 10 ⁇ 6 1 / K.
  • the temperature sensor 12 has a resistance in a positive temperature coefficient.

Abstract

Das Leistungsschütz (1) weist einen ersten elektrischen Kontakt (3) und einen zweiten elektrischen Kontakt (4) auf. Das Leistungsschütz (1) umfasst ferner ein Schaltelement(5), das eine geöffnete Stellung und eine geschlossene Stellung einnehmen kann, wobei das Schaltelement in der geschlossenen Stellung den ersten elektrischen Kontakt (3) und den zweiten elektrischen Kontakt (4) miteinander kontaktiert und wobei der erste elektrische Kontakt (3) und der zweite elektrische Kontakt (4) voneinander isoliert sind, wenn das Schaltelement sich in der geöffneten Stellung befindet. Des Weiteren umfasst das Leistungsschütz (1) einen in das Leistungsschütz (1) integrierten Temperatursensor (12), der dazu ausgestaltet ist, eine Temperatur des Leistungsschützes (1) in einem vorgegebenen Abstand von dem ersten elektrischen Kontakt (3) und/oder dem zweiten elektrischen Kontakt (4) zu erfassen.

Description

Beschreibung
Leistungsschütz und Verfahren zur Herstellung eines Gehäusekörpers für das Leistungsschütz
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsschütz sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusekörpers für das Leistungsschütz . Leistungsschütze sind elektrisch betriebene, fern betätigbare Schalter. Sie verfügen über einen Steuerstromkreis, der einen Laststromkreis ein- und ausschalten kann.
Eine mögliche Anwendung von Leistungsschützen ist das Öffnen und Trennen von Batteriestromkreisen in Elektrokraftfahrzeugen. Dabei werden in der Regel sowohl der Plus- als auch der Minuskontakt einer Batterie mit Hilfe eines Leistungsschützes getrennt. Die Auftrennung erfolgt im Ruhezustand des Fahrzeu¬ ges und im Fall einer Störung, beispielsweise eines Unfalls. Dabei ist es die Hauptaufgabe des Leistungsschützes, das
Fahrzeug spannungsfrei zu schalten und den Stromfluss zu un¬ terbrechen .
Durch Übergangswiderstände innerhalb des Leistungsschützes erwärmt sich der Leistungsschütz. Eine überhöhte Erwärmung kann zu einer Beschädigung und letztendlich zu einem Ausfall des Leistungsschützes führen.
In der Regel erfolgt eine geeignete Auslegung des Leistungs- Schützes, von Zuleitungen und Befestigungsmittel, so dass ei¬ ne überhöhte Erwärmung im Normalbetrieb nicht auftreten kann. Es können jedoch Störfälle auftreten, die durch solch eine Auslegung nicht abgefangen werden können, zum Beispiel können aufgrund von Verschleiß höhere Übergangswiderstände im Innern des Leistungsschützes entstehen, die bereits bei geringen Strömen zu einer hohen Erwärmung führen können. Solche Störstellen können von außen nicht erkannt werden.
Die Aufgabe, die der Erfindung zu Grunde liegt, ist es, ein Leistungsschütz zu schaffen, das einen Beitrag dazu leistet, eine Zuverlässigkeit des Leistungsschützes zu erhöhen, insbe¬ sondere einen Beitrag dazu leistet, Funktionsausfälle des Leistungsschützes aufgrund von Überhitzung zuverlässig zu vermeiden. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusekörpers für das Leistungsschütz zu schaffen, das eine kostengünstige Herstellung des Leistungs¬ schützes ermöglicht.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des ersten unabhängigen Patentanspruchs. Die zweite Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem zweiten unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten Aspekt aus durch ein Leistungsschütz, das einen ersten elektrischen Kontakt und einen zweiten elektrischen Kontakt aufweist. Das Leistungsschütz umfasst ein Schaltelement, das eine geöffnete Stellung und eine geschlossene Stellung einnehmen kann, wobei das Schaltelement in der geschlossenen Stellung den ersten elektrischen Kontakt und den zweiten elektrischen Kontakt miteinander kontaktiert und wobei der erste elektrische Kon- takt und der zweite elektrische Kontakt voneinander isoliert sind, wenn das Schaltelement sich in der geöffneten Stellung befindet. Ferner umfasst das Leistungsschütz zumindest einen in das Leistungsschütz integrierten Temperatursensor, der da- zu ausgestaltet ist, eine Temperatur des Leistungsschützes in einem vorgegebenen Abstand von dem ersten elektrischen Kontakt und/oder dem zweiten elektrischen Kontakt zu erfassen. Die Integration des Temperatursensors in das Leistungsschütz hat den Vorteil, dass auch eine absolute Temperatur des Leis¬ tungsschützes erfasst oder ermittelt werden kann, da eine Ge¬ ometrie und ein innerer Aufbau des Leistungsschützes unverän¬ dert sind und mittels einer Kalibrierung von einer ausgegebe- nen Temperatur des Temperatursensors auf eine tatsächliche Kontakttemperatur schließen kann.
Durch die Integration des Temperatursensors in das Leistungs¬ schütz bilden Temperatursensor und Leistungsschütz eine ein- zige funktionale Einheit. Sie können zusammen gefertigt wer¬ den und aufeinander abgestimmt werden. So kann etwa der Temperatursensor derart kalibriert werden, dass das spezifische Temperaturverhalten des Leistungsschützes berücksichtigt wer¬ den kann. Ferner wird die Montage des Leistungsschützes und des Temperatursensors, beispielsweise in einer Battery Dis- connect Unit, wesentlich vereinfacht, da diese Bauteile nun als Einheit gemeinsam montiert werden können.
Der Temperatursensor kann als integriert in das Leistungs- schütz bezeichnet werden, wenn das Leistungsschütz und der
Temperatursensor in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind. Insbesondere können das Leistungsschütz und der Temperatursensor von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen sein und/oder in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Es ist somit nicht erforderlich, dass der Temperatursensor außen am Gehäuse und/oder an einem oder mehreren äußeren Kontakten des Leistungsschützes angeordnet oder befestigt wird . Das Leistungsschütz und der Temperatursensor können zusammen gefertigt werden. Das Leistungsschütz und der Temperatursensor können als gemeinsame Einheit an einen Anwender geliefert werden. Durch den hohen Grad der Integration wird kaum zusätzlicher Bauraum für den Temperatursensor benötigt.
Dadurch kann das Leistungsschütz mit dem integrierten Temperatursensor insbesondere bei Anwendungen vorteilhaft sein, bei denen nur ein sehr begrenzter Platz zur Verfügung steht.
Vorzugsweise ist der vorgegebene Abstand so gewählt, dass ei¬ ne Zeitdauer für eine Wärmeausbreitung von dem oder den elektrischen Kontakten eine vorgegebene Dauer nicht überschreitet und/oder eine Wärmeabfuhr, zum Beispiel an die Umgebung, gering ist, das heißt einen vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreitet, und/oder die Wärmeabfuhr mit einer vorgegebenen Genauigkeit ermittelt werden kann und durch eine Kalibrierung berücksichtigt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst das Leistungsschütz eine Kontaktkammervorrichtung mit einem Gehäusekörper und einer Kontaktkammer. In der Kontaktkammer ist das Schaltelement zumindest teilweise angeordnet. Der Gehäuseköper umschließt die Kontaktkammer zumindest teilweise und in dem Gehäusekörper ist der Temperatursensor angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der Temperatursensor in der Nähe der Wärmequellen, insbesondere in der Nähe der elektrischen Kontakte, angeordnet ist. Die Temperatur des Leistungsschützes kann mit geringer Verzögerungszeit gemessen werden. Die Verringerung der Verzögerungszeiten hat den weiteren Vorteil, dass eine Regelung des Leistungsschützes in Abhängigkeit der Temperatur vereinfacht werden kann. In der Kontaktkammer ist insbesondere eine Kontaktbrücke des Schalt¬ elements angeordnet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist der Gehäusekörper einen keramischen Werkstoff auf oder besteht aus einem keramischen Werkstoff. Vor¬ teilhafterweise weist so der Gehäusekörper eine hohe Tempera- turfestigkeit und sehr gute elektrische Isolationseigenschaf¬ ten auf. Dadurch, dass der Temperatursensor in den keramischen Gehäusekörper eingebracht ist, ist der Temperatursensor von einem Potential, das an den Kontakten des Leistungsschüt¬ zes anliegt, getrennt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist der Gehäusekörper eine Aussparung auf und der Temperatursensor ist in der Aussparung angeordnet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist der Gehäusekörper der Kontaktkammervorrichtung eine Bodenwand auf und die Aussparung ist in der Boden¬ wand angeordnet. Die Bodenwand umfasst hierbei eine erste Öffnung, durch die der erste elektrische Kontakt geführt wird, und eine zweite Öffnung, durch die der zweite elektri¬ sche Kontakt geführt wird. Die Anordnung der Aussparung in der Bodenwand ermöglicht vorteilhafterweise, den Temperatur¬ sensor in der Nähe der Kontakte anzuordnen und trotzdem eine gute elektrische Isolation des Temperatursensors von den elektrischen Kontakten des Leistungsschützes sicherzustellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist der Gehäusekörper der Kontaktkammervorrichtung eine Seitenwand auf und die Aussparung ist in der Sei- tenwand des Gehäusekörpers angeordnet. Die Anordnung der Aus¬ sparung in der Seitenwand ermöglicht vorteilhafterweise, den Temperatursensor in unmittelbarer Nähe, insbesondere in der Nähe der elektrischen Kontakte, der Wärmequelle anzuordnen und trotzdem eine gute elektrische Isolation des Temperatursensors von den elektrischen Kontakten des Leistungsschützes sicherzustellen . In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst der Gehäusekörper der Kontaktkammervorrichtung eine Seitenwand und eine Bodenwand. Die Aussparung ist in einem Kantenbereich, in dem die Bodenwand und die Seitenwand zusammentreffen, angeordnet. Die Bodenwand umfasst eine erste Öffnung, durch die der erste elektrische Kontakt geführt wird, und eine zweite Öffnung, durch die der zweite elektrische Kontakt geführt wird. Die Anordnung der Ausspa¬ rung in dem Kantenbereich ermöglicht vorteilhafterweise zum einen, den Temperatursensor in unmittelbarer Nähe der Wärme- quelle anzuordnen und trotzdem eine gute elektrische Isolati¬ on des Temperatursensors von den elektrischen Kontakten des Leistungsschützes sicherzustellen. Des Weiteren ermöglicht die Anordnung der Aussparung in dem Kantenbereich eine kostengünstige Herstellung des Gehäusekörpers und eine einfache Befestigung des Temperatursensors. Insbesondere ermöglicht solch eine Anordnung eine vereinfachte und zuverlässige Her¬ stellung eines Keramik-Grünlings für den Gehäusekörper, insbesondere bei Nutzung einer Trockenverpressung zur Herstellung des Keramik-Grünlings.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist die Aussparung als eine prismenförmige Vertie¬ fung mit dreieckförmiger Grundfläche ausgebildet. Dies ermög¬ licht eine kostengünstige Herstellung des Gehäusekörpers und eine einfache Befestigung des Temperatursensors. Insbesondere ermöglicht solch eine Anordnung eine vereinfachte und zuver¬ lässige Herstellung eines Keramik-Grünlings für den Gehäuse¬ körper, insbesondere bei Nutzung einer Trockenverpressung zur Herstellung des Keramik-Grünlings. Die Aussparung kann sehr einfach und präzise ausgebildet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Tempe- ratursensor mittels eines Klebers, der einen gleichen oder ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizient wie der Werkstoff des Gehäusekörpers aufweist und damit an eine thermische Expansi¬ on des Gehäusekörpers angepasst ist, an dem Gehäusekörper be¬ festigt. Dies hat den Vorteil, dass thermische Spannungen vermieden oder zumindest vermindert werden können und somit eine Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Temperatursensor und dem Gehäusekörpers erhöht werden kann.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem zweiten Aspekt aus durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusekörpers für eine Kontaktkammervorrichtung eines Leistungsschützes gemäß dem ersten Aspekt. Hierbei wird ein Gehäusekörper-Grünling für die Kontaktkammervorrichtung durch Trockenverpressung eines Keramikpulvers hergestellt und der Gehäusekörper-Grünling weist die Aussparung zur Aufnahme des Temperatursensors be¬ reits auf. Der Gehäusekörper-Grünling wird anschließend ge¬ sintert. Dies bedeutet, dass eine negative Pressform für den Gehäusekörper derart ausgebildet ist, insbesondere eine Erhe¬ bung aufweist, dass die Aussparung während des Herstellungs- Schrittes des Trockenverpressens in dem Gehäusekörper- Grünling entsteht und nicht in einem weiteren Herstellungs¬ schritt gebildet werden muss. Vorteilhafterweise ermöglicht dies, das Leistungsschütz mit dem Temperatursensor, insbesondere den Gehäusekörper für das Leistungsschütz, kostengünstig herzustellen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Leistungsschützes, Figur 2 eine Querschnittsansicht einer Kontaktkammervorrichtung des Leistungsschützes und
Figur 3a bis 3c jeweils eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiel des Gehäusekörpers der Kontaktkammervor- richtung.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Leistungsschüt¬ zes .
Das Leistungsschütz 1 umfasst ein Schaltelement 5 und eine Kontaktkammervorrichtung 9. Das Schaltelement 5 umfasst bei- spielsweise einen Magnetantrieb mit zumindest einer Spule 6 und einem Stößel 7, der in der zumindest einen Spule 6 ange¬ ordnet ist, sowie und eine bewegliche Kontaktbrücke 8. Die Spule 6 kann von außen mit einer Spannung beaufschlagt werden, um ein Magnetfeld in dem Stößel 7 zu erzeugen, wodurch der Stößel 7 axial entlang seiner Längsachse in Richtung der Kontaktkammervorrichtung 9 bewegbar ist. Die Spule 6 und der Stößel 7 sind vorzugsweise innerhalb eines magnetisierbaren Jochs angeordnet. Die Kontaktkammervorrichtung 9 umfasst einen ersten elektrischen Kontakt 3, einen zweiten elektrischen Kontakt 4, einen Gehäusekörper 14 und eine Kontaktkammer 15. Das Schaltelement 5, insbesondere der Stößel 7, ist angeord¬ net und ausgebildet, abhängig von einer Bestromung der Spule 6, die Kontaktbrücke 8 der Kontaktkammervorrichtung 9 zwischen einer ersten Stellung, in der die Kontaktbrücke 8 den ersten elektrischen Kontakt 3 und den zweiten elektrischen Kontakt 4 leitend verbindet, und einer zweiten Stellung, in der der erste elektrische Kontakt 3 und der zweite elektri¬ sche Kontakt 4 isoliert sind, umzuschalten. Der erste und zweite elektrische Kontakt 3, 4 weisen jeweils einen inneren Kontakt 16, 17 und einen äußeren Kontakt 18, 19 auf.
Das Leistungsschütz 1 weist mehrere Übergangswiderstände auf, zum Beispiel:
- Einen inneren Übergangswiderstand zwischen inneren Kon- taktflächen 10 der inneren Kontakte 16, 17 und der beweglichen Kontaktbrücke 8 und/oder
- einen ersten äußeren Übergangswiderstand zwischen einem der äußeren Kontakte 18, 19 und daran befestigten Leitungen und/oder Unterlegscheiben und/oder Sprengringe und/oder
- einen zweiten äußeren Übergangswiderstand zwischen einem der äußeren Kontakte 18, 19, der Teil des Leistungs¬ schützes 1 ist und einer Anschlussleitung, zum Beispiel einer Kupferschiene.
Durch die Übergangswiderstände erwärmt sich das Leistungs¬ schütz 1 bei Durchströmung im Betrieb. Eine überhöhte Erwärmung kann zu einer Beschädigung und letztendlich zum Ausfall des Leistungsschützes 1 führen. Die Höhe der Erwärmung ist in der Regel durch geeignete Auslegung des Leistungsschützes 1 und dessen Zuleitungen sowie der Befestigungstechniken berücksichtigt. Jedoch kann es von außen zu Beeinflussungen kommen. Beispielsweise kann sich durch Vibrationen verursacht eine Anpresskraft einer Zuleitung auf eine der äußeren Kontakte 18 ,19 verringern, wodurch ein höherer Übergangswiderstand entstehen kann, der auch bei niedrigen Strömen eine hohe Erwärmung zur Folge haben kann.
Ferner kann sich der innere Übergangswiderstand durch wiederholtes Abschalten unter Last und einem damit einhergehenden Abbrand der inneren Kontaktflächen 10 erhöhen. Dieser Effekt ist von außen nicht zu erkennen.
Weiterhin kann eine zusätzliche Erwärmung durch eine unsachgemäße Befestigung, zum Beispiel aufgrund einer äußeren unsachgemäßen Befestigung eines Stromkabels an einem der äußeren Kontakte 18, 19 des Leistungsschützes 1, verursacht wer- den. Die unsachgemäße Befestigung kann beispielsweise verur¬ sacht werden durch einen zu kleinen Kabelschuh, die Verwendung von Unterlegscheiben und/oder einen zu geringen Leitungsquerschnitt . Da Leistungsschütze 1 in den überwiegenden Fällen eine Siche¬ rungsaufgabe erfüllen, ist eine zuverlässige Überwachung der Temperatur des Leistungsschützes 1 zumindest gewünscht.
Zur Erfassung einer Temperatur des Leistungsschützes 1 weist das Leistungsschütz 1 zumindest einen integrierten Temperatursensor 12 auf.
Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Kontaktkammervor¬ richtung 9.
In der Kontaktkammer 15 der Kontaktkammervorrichtung 9 befindet sich vorzugsweise ein Gas. Die Kontaktkammervorrichtung 9 umfasst einen Gehäusekörper 14, der beispielsweise zusammen mit einem Deckel die Kontaktkammer 15 bildet.
Der Gehäusekörper 14 weist beispielsweise in etwa die Form eines ausgehöhlten Quaders beziehungsweise eines „Trogs" auf und ist an einer Seite geöffnet. Der Gehäusekörper 14 weist beispielsweise eine Bodenwand 21 und eine umlaufende Seiten¬ wand 27 auf. Der Gehäusekörper 14 umfasst oder besteht aus einem Keramikwerkstoff, beispielsweise einem Werkstoff auf der Basis von Titanoxid oder Aluminiumoxid. Der Gehäusekörper 14 ist vorzugweise mittels eines Trockenpressverfahrens her¬ gestellt. Der Keramikwerkstoff hat den Vorteil, dass er un¬ empfindlich gegenüber hohen Temperaturen und einer Lichtbo- genbeflammung ist, nicht oxidiert und gute elektrische Isola- tionseigenschaften aufweist.
Der Gehäusekörpers 14 weist entlang der Öffnung beispielswei¬ se einen umlaufenden Spund auf. Die der Öffnung des Gehäusekörpers 14 der Kontaktkammervorrichtung 9 gegenüberliegende Bodenwand 21 weist eine erste Öffnung 23 und eine zweite Öff¬ nung 25 auf, durch die der erste elektrische Kontakt 3 und der zweite elektrische Kontakt 4 geführt werden.
In die Kontaktkammervorrichtung 9 ist ein Temperatursensor 12 integriert. Hierzu weist vorzugsweise der Gehäusekörper 14 eine Aussparung 29 zur Aufnahme des Temperatursensors 12 auf.
Figur 3a bis 3c zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Gehäusekörpers 14 der Kontakt- kammervorrichtung 9.
Die Aussparung 29 ist beispielsweise in der Bodenwand 21 oder in der Seitenwand 27 angeordnet. Alternativ kann die Ausspa- rung 29 in einem Kantenbereich, in dem die Bodenwand 21 und die umlaufende Seitenwand 27 zusammentreffen, angeordnet sein . Die Aussparung 29 umfasst beispielsweise eine prismenförmige Vertiefung mit dreieckförmiger Grundfläche.
Der Temperatursensor 12 wird vorzugsweise mittels Kleben in der Aussparung 29 des Gehäuseköpers befestigt. Beispielsweise wird der Temperatursensor 12 mittels eines Klebers, der einen gleichen oder ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizient wie der Werkstoff des Gehäusekörpers aufweist und damit an eine ther¬ mische Expansion des Gehäusekörpers angepasst ist, an dem Ge¬ häusekörper befestigt ist. Der Gehäusekörper kann beispiels- weise einen Wärmeausdehnungskoeffizient aufweisen, der im Be¬ reich von 5·10~6 1/K bis 9·10~6 1/K liegt und der Kleber kann beispielsweise einen Wärmeausdehnungskoeffizient aufweisen, der im Bereich von 2-10~6 1/K bis 20 ·10~6 1/K liegt. Der Temperatursensor 12 weist beispielsweise einen Widerstand in einem positiven Temperaturkoeffizienten auf.
Bezugs zeichenliste
1 Leistungsschütz
2 Antriebseinheit
3 erster elektrischer Kontakt
4 zweiter elektrischer Kontakt
5 Schaltelement
6 Spule
7 Stößel
8 Kontaktbrücke
9 Kontaktkammervorrichtung
10 Kontaktfläche
12 Temperatursensor
14 Gehäusekörper
15 Kontaktkammer
16,17 innerer Kontakt
18,19 äußerer Kontakt
21 Bodenwand
23 erste Öffnung
25 zweite Öffnung
27 Seitenwand
29 Aussparung

Claims

Patentansprüche
1. Leistungsschütz (1), aufweisend
- einen ersten elektrischen Kontakt (3) und einen zweiten elektrischen Kontakt (4),
- ein Schaltelement (5) , das eine geöffnete Stellung und eine geschlossene Stellung einnehmen kann, wobei das Schaltelement (5) in der geschlossenen Stellung den ersten elektrischen Kontakt (3) und den zweiten elektrischen Kontakt (4) mitei- nander kontaktiert und wobei der erste elektrische Kontakt
(4) und der zweite elektrische Kontakt (4) voneinander iso¬ liert sind, wenn das Schaltelement (5) sich in der geöffneten Stellung befindet, und
- zumindest einen in das Leistungsschütz (1) integrierten Temperatursensor (12), der dazu ausgestaltet ist, eine Tempe¬ ratur des Leistungsschützes (1) in einem vorgegebenen Abstand von dem ersten elektrischen Kontakt (3) und/oder dem zweiten elektrischen Kontakt (4) zu erfassen. 2. Leistungsschütz (1) nach Anspruch 1,
das eine Kontaktkammervorrichtung (9) mit einem Gehäusekörper (14) und einer Kontaktkammer (15), in der das Schaltelement
(5) zumindest teilweise angeordnet ist, umfasst, wobei der Gehäuseköper die Kontaktkammer (15) zumindest teilweise um- schließt und in dem Gehäusekörper (14) der Temperatursensor (12) angeordnet ist.
3. Leistungsschütz (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Gehäusekörper (14) einen keramischen Werkstoff auf- weist oder aus einem keramischen Werkstoff besteht.
4. Leistungsschütz (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Gehäusekörper (14) eine Aussparung (29) aufweist und der Temperatursensor (12) in der Aussparung (29) angeordnet ist. 5. Leistungsschütz (1) nach Anspruch 4,
bei dem der Gehäusekörper (14) der Kontaktkammervorrichtung (9) eine Bodenwand (21) mit einer ersten Öffnung (23), durch die der erste elektrische Kontakt (3) geführt wird, und eine zweite Öffnung (25) , durch die der zweite elektrische Kontakt (4) geführt wird, aufweist und die Aussparung (29) in der Bo¬ denwand (21) des Gehäusekörpers (14) angeordnet ist.
6. Leistungsschütz (1) nach Anspruch 4 oder 5,
bei dem der Gehäusekörper (14) der Kontaktkammervorrichtung (9) eine Seitenwand (27) aufweist und die Aussparung (29) in der Seitenwand (27) des Gehäusekörpers (14) angeordnet ist.
7. Leistungsschütz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6,
bei dem
- der Gehäusekörper (14) der Kontaktkammervorrichtung (9) eine Seitenwand (27) und eine Bodenwand (21) umfasst, wobei die Bodenwand (21) eine erste Öffnung (23), durch die der erste elektrische Kontakt (3) geführt wird, und eine zweite Öffnung (25), durch die der zweite elektrische Kontakt (4) geführt wird, aufweist, und
- die Aussparung (29) in einem Kantenbereich, in dem die Bodenwand (21) und die Seitenwand (27) zusammentreffen, ange¬ ordnet ist.
8. Leistungsschütz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, bei dem die Aussparung (29) als eine prismenförmige Vertie¬ fung mit dreieckförmiger Grundfläche ausgebildet ist.
9. Leistungsschütz (1) nach einem der vorhergehenden An- sprüche 2 bis 8,
bei dem der Temperatursensor (12) mittels eines Klebers, der einen gleichen oder ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizient wie der Werkstoff des Gehäusekörpers (14) aufweist und damit an eine thermische Expansion des Gehäusekörpers (14) angepasst ist, an dem Gehäusekörper befestigt ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Gehäusekörpers (14) für eine Kontaktkammervorrichtung (9) eines Leistungsschützes (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei dem ein Gehäusekörper- Grünling für die Kontaktkammervorrichtung (9) durch Trockenverpressung eines Keramikpulvers hergestellt wird, wobei der Gehäusekörper-Grünling die Aussparung (29) zur Aufnahme des Temperatursensors (12) bereits aufweist und der Gehäuse¬ körper-Grünling anschließend gesintert wird.
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